基于整数编码粒子群算法的树状供水管网优化

以管网年费用折算值为目标函数,以管网布置形式及管径为优化参数,建立了树状供水管网的优化设计模型.利用基于整数编码的粒子群算法对这一模型进行了求解,该方法以某一管网连接状态及各管段管径作为粒子群个体,采用整数编码,通过不断地更新粒子的位置来搜索最优的管网结构及管径值,实现了对管网布置形式及管径的同时优化.优化过程中,对进化过程中产生的不可行解进行处理,提高了优化效率.实例表明,将粒子群算法应用于树状管网优化设计中可以获得更好的优化结果和效率.     

供水管网爆管监测体系研究

介绍了供水系统爆管监测的研究框架:首先从实用性和经济性角度提出了现阶段适合的技术方向;其次提出了爆管监测中面临的3个基本问题,并将3个基本问题分解为10个技术要点,描绘了技术要点之间的逻辑关系.针对爆管是否可监测问题,结合供水监测系统实际情况,提出了监测系统的背景噪声、爆管最小可监控管径等基本概念及分析方法.爆管监测网的设计与监测信号的处理是实现爆管监测的具体手段.从设计的角度提出了爆管强度的概念,同时提出了监测网数量优化要考虑投入产出比,建议参考边际效益(如爆管监测覆盖率)来确定监测设备的数量.还提出了监测网的空间优化目标函数,并认为最终的优化成果要明确哪些管线在监测范围之内.     

基于SVM的机场供水管网泄漏辨识定位系统研究

针对供水管网泄漏辨识定位系统,研究了以管网压力、流量参数形成的时间序列数据为基础,应用支持向量机方法建立漏损辨识模型,采用粒子群算法对支持向量机中的c、g参数进行优化,最终通过压力梯度法实现漏点的准确定位。结果表明:所建立模型对管网漏损辨识定位的准确率较高,满足供水管网漏损监测的要求。     

基于GIS的供水管网爆管分析的算法

根据系统和爆管分析的需求以及供水数据的特点建立逻辑网络模型,基于逻辑网络模型与图论的方法进行爆管分析的算法设计,通过对拓扑邻接表进行广度优先搜索,初步寻找需要关闭的阀门,然后通过分析这些阀门间的控制关系和与水源的连通性,剔除了可关可不关的阀门,得到正确、经济的关阀门方案,并列出了受影响的用户.并将上述思想与设计方案应用于"新疆克拉玛依供水地理信息系统"中,成功地实现了爆管分析,验证了上述方法的正确性与可行性.     

地裂缝活动对城市供水管网供水安全性的影响研究

根据2007～2009年A市管道抢修资料、地裂缝活动现状及分布规律,分析了DN100以上大管道及DN100以下小管道爆管与地裂缝的关系及地裂缝对供水管网的影响规律,并绘制了地裂缝影响包络图。分析结果表明,距地裂缝越近,爆管频次越高,其中f2～f7地裂缝活动对供水系统的安全性影响最大。     

供水管网爆管预警及定位技术的研究与实践

针对爆管事故前控制引入风险管理方法,提出了爆管风险预警的技术路线;针对爆管事故后处理提出了爆管点快速定位技术路线,并进行了实际管网模拟试验.研究及实践结果表明,通过爆管风险评估、爆管风险地图绘制可以起到预警作用;通过压力监控辅以管网水力模型的模拟分析可以有效地提示爆管发生的区域及定位,为爆管事故后快速反应赢得宝贵的时间.     

基于EIT摩阻模型与随机摩阻模型的水击随机分析

在以往水击随机分析中,摩阻按确定量考虑,其影响往往被忽略;而实际的水击过程中,摩阻为非恒定值,为一不确定量,文中研究非恒定摩阻对随机水击波动过程的影响.从水击的基本方程出发,分别建立了基于广义不可逆热力学理论的水击随机模型(EIT摩阻模型)与含有随机摩阻项的水击随机模型(随机摩阻模型),采用矩特征线法对水击过程进行数值模拟.算例表明,与采用恒定摩阻的水击随机分析比较,本文提出的两种随机模型在计算最大水击压力值的同时,可以模拟水击压力的波动过程,而且随机摩阻模型的数值计算更为简便.     

城市供水管网爆管和折管数据库管理系统的设计与实现

以Visual Basic语言为平台,利用其数据访问特性,开发了城市供水管网爆管、折管数据库管理系统.阐述了系统的设计思想、总体架构以及具体功能的设计与实现.该系统不仅能够对爆管、折管的事故数据进行分类检索与查询,还能同时生成相应的分析图形与报表,对于管网事故管理工作是一种便捷有效的辅助工具.     

供水管网中压力真实值的批次平差算法

分析了测压点优化布置的意义及原则,并根据供水周期性,依靠数量有限的测压点压力数据,结合管网的水力计算,利用传统的平差原理,将测压点以外的其它节点压力进行真实性校正,推算出了管网各节点的真实压力值,实现了通过有限测压点数据对管网所有节点压力的全面了解。     

基于因子分析的供水管网健康状态评价指标遴选

为筛选出代表性强、敏感度高的指标用于供水管网健康状态评价,对11个供水管网健康状态评价指标进行层次划分,并基于因子分析进行贡献度计算和敏感性分析。层次划分结果表明,评价体系包括外部环境对管道静态结构影响因素、管道内部静态结构影响因素、水质影响因素、水力影响因素;贡献度和敏感度分析结果表明,内外衬层、管径、节点流量与总流量比值、余氯、节点压力与服务最低压力比值、覆土厚度、管材、管龄8个指标应该作为基础的必选指标,并且应尽量提高内外衬层、管径、节点流量与总流量比值、余氯、覆土厚度、管龄数据的精度。     

节点流量和水损系数的不确定性对供水管网水力特性的影响

供水管网的节点用水量和水损系数具有明显的不确定性,为研究节点用水量和水损系数的不确定性对供水管网水力特性的影响,提出了在假定他们的随机变化服从正态分布的条件下,采用蒙特卡罗随机抽样法,对所获的每组节点用水量和水损系数的抽样值,应用稳态的水力模型计算相应的节点测压管水头和管段流量,得出节点测压管水头和管段流量的统计值的计算方法。文中给出了该算法在两管网中的应用。     

考虑全寿命周期成本的供水管网优化设计

针对城市管网的传统优化设计中仅考虑初始投资而没有考虑运行过程中维修管理成本的问题,提出了基于全寿命周期成本(LCC)的管网优化模型和计算方法。通过对管网建造成本及运行阶段维修管理成本的定量分析,建立了以全寿命周期总费用最低为目标的优化模型,并利用PSO算法对管径进行优化设计。通过实例分析,分别得到两种常用管材的最优管径,并基于寿命周期成本对比分析为管网设计阶段的方案选择和优化设计提供了依据。     

多目标约束下给水管网水质传感器选址优化算法的研究

利用EPANET2模拟扩展周期非稳态水力水质条件下管网节点污染物浓度变化,根据各个节点被注入污染物后,在管网模拟结束时得到的选址目标值的大小来确定节点有可能作为污染物注入的节点,目标值越大,该节点被选择的可能性越大.另外,本文提出了基本粒子群算法与遗传算法交叉、变异算子相结合的整数编码的优化算法来求解水质传感器选址问题,并编制了相应的计算程序.文中结合算例,以经过归一化后的节点平均坐标作为衡量选址结果的指标,得到了不同污染物注入开始时刻、注入持续时问和质量注入速率条件下传感器选址节点平均坐标的累计分布函数图,为传感器的选址提供参考.     

城市供水管网数学模型综合研究

介绍了供水管网的微观模型和常用的宏观模型,并分析了各模型的优缺点及其适用范围.最后,以西安市供水管网的宏观模型建立为例,验证了供水管网数学模型仿真的实用性.     

供水管网优化维护的理论与技术框架分析

针对供水管网失效情况下,供水管网优化维护的问题,系统地总结了供水管网优化维护的3个阶段;提出了供水管网优化维护的3个基础理论:管道失效理论、管道可维护理论以及优化决策理论;建立了面向全生命周期的供水管网优化维护的一体化技术框架,包括数据融合、状态辨识、措施集合、优化决策以及方案实施5个方面.     

基于非线性映射理论的城市供水管网压力监测点布置方法研究

通过对非线性映射理论及技术的研究和应用,提出了一种新的城市供水管网压力监测点布置方法。以某开发区供水管网为例,首先利用EPANET水力模拟软件对供水管网不同运行工况进行水力模拟,得到各节点压力模拟数值矩阵。然后,采用非线性映射分析方法对该压力模拟数值矩阵进行非线性映射变换,得到一系列独立的二维点群,实现压力变化特征相似节点的聚类和分组。最后,根据各节点压力变化的近似程度和特征,提出供水管网压力监测点的布置方案。应用表明,该方法实用性强,提高了节点压力分析的直观程度和可视化水平。     

基于最优化温度周期因子的坝体变形监测模型

针对坝体温度场的变化是影响坝体位移的主要因素之一,考虑到运行期坝体温度场的年周期是微小变动的,而现有的监测模型中谐波因子周期固定为365 d,在时间上较难刻画这种温度周期的微动。选用变周期的2组谐波因子,利用粒子群算法寻求最优周期,得到最优温度周期因子的位移监测模型。选用新安江大坝位移监测资料进行建模分析,结果表明最优周期温度因子模型能更好地体现温度对坝体变形的影响,复相关系数有较大提高。